第12章簡(jiǎn)單機(jī)械（核心考點(diǎn)講練）-中考物理一輪復(fù)習(xí)高頻考點(diǎn)精講與熱點(diǎn)題型精練（全國(guó)通用）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

【高頻考點(diǎn)精講】
一、杠桿
1、定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是杠桿。說(shuō)明：杠桿可直可曲，形狀任意。
2、杠桿五要素
（1）支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，用字母O表示。
（2）動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母表示。
（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母表示。
（4）動(dòng)力臂：從支點(diǎn)O到動(dòng)力作用線(xiàn)的距離，用字母表示。
（5）阻力臂：從支點(diǎn)O到阻力作用線(xiàn)的距離，用字母表示。
二、杠桿的平衡條件
1、杠桿平衡：杠桿靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)都叫做杠桿的平衡狀態(tài)。
注意：實(shí)驗(yàn)室中探究杠桿平衡條件是杠桿在水平位置平衡，但在實(shí)際生活中，水平位置平衡不多，在許多情況下，杠桿受到平衡力作用時(shí)傾斜靜止，所以杠桿不論處于什么狀態(tài)下的靜止，都可以理解成平衡狀態(tài)。
2、平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂，。
三、杠桿的分類(lèi)及實(shí)際應(yīng)用
1、省力杠桿：動(dòng)力臂大于阻力臂，省力費(fèi)距離。實(shí)際應(yīng)用：羊角錘撬釘子、剪樹(shù)枝的剪刀、瓶起子、核桃?jiàn)A等。
2、費(fèi)力杠桿：動(dòng)力臂小于阻力臂，費(fèi)力省距離。實(shí)際應(yīng)用：人的前臂、釣魚(yú)竿、食品夾、筷子、鑷子等。
3、等臂杠桿：動(dòng)力臂等于阻力臂，不省力不費(fèi)力，不省距離不費(fèi)距離。實(shí)際應(yīng)用：天平等。
四、杠桿中最小力的問(wèn)題
1、根據(jù)杠桿平衡條件，阻力、阻力臂一定時(shí)，要使動(dòng)力最小，則須使動(dòng)力臂最長(zhǎng)，連接杠桿支點(diǎn)和動(dòng)力作用點(diǎn)所得線(xiàn)段，即為最長(zhǎng)動(dòng)力臂。
2、具體步驟
①確定杠桿中支點(diǎn)和動(dòng)力作用點(diǎn)的位置。
②連接支點(diǎn)與動(dòng)力作用點(diǎn)，得到最長(zhǎng)線(xiàn)段。
③經(jīng)過(guò)動(dòng)力作用點(diǎn)做出與該線(xiàn)段垂直的直線(xiàn)。
④根據(jù)杠桿平衡原理，確定使杠桿平衡的動(dòng)力方向。
【熱點(diǎn)題型精練】
1．如圖所示的工具中，屬于費(fèi)力杠桿的是（）
A．瓶蓋起子B．食品夾
C．核桃鉗D．起釘錘
解：A、瓶蓋起子在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A錯(cuò)誤；
B、食品夾在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故B正確；
C、核桃鉗在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C錯(cuò)誤；
D、起釘錘在使用過(guò)程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D錯(cuò)誤。
答案：B。
2．如圖，在均勻杠桿的A處掛3個(gè)鉤碼，B處掛2個(gè)鉤碼，杠桿恰好在水平位置平衡。下列操作中，仍能使杠桿在水平位置平衡的是（所用鉤碼均相同）（）
A．兩側(cè)鉤碼同時(shí)向支點(diǎn)移動(dòng)一格
B．兩側(cè)鉤碼下方同時(shí)加掛一個(gè)鉤碼
C．左側(cè)加掛一個(gè)鉤碼，右側(cè)加掛兩個(gè)鉤碼
D．左側(cè)拿去一個(gè)鉤碼，右側(cè)鉤碼向左移動(dòng)一格
解：設(shè)每個(gè)鉤碼重力為G，每個(gè)小格長(zhǎng)度為L(zhǎng)；
A、兩側(cè)鉤碼同時(shí)向支點(diǎn)移動(dòng)一格，左邊：3G×L＝3GL，右邊：2G×2L＝4GL，右邊大于左邊，杠桿右邊下傾，故A錯(cuò)誤；
B、兩側(cè)鉤碼下方同時(shí)加掛一個(gè)鉤碼，左邊：4G×2L＝8GL，右邊：3G×3L＝9GL，右邊大于左邊，杠桿右邊下傾，故B錯(cuò)誤；
C、左側(cè)加掛一個(gè)鉤碼，右側(cè)加掛兩個(gè)鉤碼，左邊：4G×2L＝8GL，右邊：4G×3L＝12GL，右邊大于左邊，杠桿右邊下傾，故C錯(cuò)誤；
D、左側(cè)拿去一個(gè)鉤碼，右側(cè)鉤碼向左移動(dòng)一格，左邊：2G×2L＝4GL，右邊：2G×2L＝4GL，右邊等于左邊，杠桿平衡，故D正確。
答案：D。
3．為了拔除外來(lái)入侵物種“一枝黃花”，農(nóng)業(yè)專(zhuān)家自制輕質(zhì)拔草器，如圖所示，將拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手對(duì)拔草器施力，可將植株連根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是（）
A． B．
C． D．
解：如圖所示，拔草器相當(dāng)于一個(gè)杠桿，拔草時(shí)支點(diǎn)在O點(diǎn)，若拔同一植株，則草對(duì)拔草器的阻力一定，由杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可知，阻力臂越小，動(dòng)力臂越大，動(dòng)力越小。A、B、C圖相比，動(dòng)力臂相等，C圖中的阻力臂更小，所以C圖動(dòng)力更??；C圖與D圖相比，阻力臂相等，D圖的動(dòng)力臂更小，所以C圖動(dòng)力更小，符合要求的只有C圖。
答案：C。
4．某天，“生物”和“物理”兩位大師在一起進(jìn)行體育鍛煉?！吧铩贝髱熒斐鼋〈T的手臂對(duì)“物理”大師說(shuō)：“看，我能提起很重的物體哦（如圖）！”“物理”大師豎起大拇指說(shuō)：“真厲害！其實(shí)，你的前臂就是物理學(xué)中的一根杠桿?！币韵聦?duì)于這根杠桿在提起重物的過(guò)程中，分析合理的是（）
A．前臂杠桿的支點(diǎn)O在肘關(guān)節(jié)處
B．肱二頭肌給橈骨的力F1是阻力
C．重物給前臂的力F2是動(dòng)力
D．前臂是一根省力杠桿
解：（1）用手提起物體時(shí)，人的前臂相當(dāng)于一個(gè)杠桿，肱二頭肌給橈骨的力F1是動(dòng)力，重物給前臂的力F2是阻力，杠桿圍繞肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此支點(diǎn)O在肘關(guān)節(jié)處，故A正確、BC錯(cuò)誤；
（2）用手向上舉物體時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂，因此前臂是一根費(fèi)力杠桿，故D錯(cuò)誤。
答案：A。
5．如圖是小華在勞動(dòng)教育實(shí)踐活動(dòng)中體驗(yàn)中國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)耕“舂稻谷”的示意圖。小華若要更省力，下列做法可行的是（）
A．支點(diǎn)不動(dòng)，腳在桿上的位置前移
B．將支點(diǎn)靠近人，腳在桿上的位置不動(dòng)
C．將支點(diǎn)靠近人，同時(shí)腳在桿上的位置前移
D．將支點(diǎn)遠(yuǎn)離人，同時(shí)腳在桿上的位置后移
解：A、支點(diǎn)不動(dòng)，腳在桿上的位置前移，此時(shí)阻力、阻力臂不變，動(dòng)力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動(dòng)力變大，不能省力，故A錯(cuò)誤；
B、將支點(diǎn)靠近人，腳在桿上的位置不動(dòng)，此時(shí)阻力不變，阻力臂變大，動(dòng)力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動(dòng)力變大，不能省力，故B錯(cuò)誤；
C、將支點(diǎn)靠近人，同時(shí)腳在桿上的位置前移，阻力不變，阻力臂變大，動(dòng)力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動(dòng)力變大，不能省力，故C錯(cuò)誤；
D、將支點(diǎn)遠(yuǎn)離人，同時(shí)腳在桿上的位置后移，阻力不變，阻力臂變小，動(dòng)力臂變大，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動(dòng)力變小，能省力，故D正確。
答案：D。
6．小明自制的桿秤如圖所示，O為桿秤提紐，不掛重物和秤砣時(shí)，手提提紐桿秤可水平平衡。用它稱(chēng)一物體，已知秤砣質(zhì)量m＝0.2kg，OA＝8cm，當(dāng)OB＝40cm時(shí)，桿秤水平平衡，則物體的質(zhì)量為（）
A．1.0kgB．0.8kgC．0.6kgD．0.4kg
解：桿秤繞提紐O轉(zhuǎn)動(dòng)，所以點(diǎn)O是桿秤的支點(diǎn)，作用在A處的力使桿秤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于桿秤水平平衡，其力臂是OA，作用在B處的力使桿秤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其力臂是OB；根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，可知，m物g×OA＝m秤砣g×OB，即m物×8cm＝0.2kg×40cm，解得m物＝1kg，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。
答案：A。
7．如圖所示，輕質(zhì)杠桿OB可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA＝AB。在A點(diǎn)懸掛物體，在B點(diǎn)豎直向上拉動(dòng)杠桿使其始終保持水平平衡，拉力為F。下列說(shuō)法正確的是（）
A．F的大小為物重的2倍
B．物重增加5N，F(xiàn)的大小也增加5N
C．物體懸掛點(diǎn)右移，拉力F會(huì)增大
D．將F改為沿圖中虛線(xiàn)方向，拉力F會(huì)減小
解：A、由圖可知，OA＝AB，阻力的力臂為動(dòng)力力臂的一半，根據(jù)杠桿的平衡條件F×OB＝G×OA可知，拉力F的大小為物重的二分之一，故A錯(cuò)誤；
B、若物重增加5N，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，F(xiàn)的變化量為5N×12=2.5N，故B錯(cuò)誤；
C、當(dāng)懸掛點(diǎn)右移時(shí)，動(dòng)力臂、阻力不變，阻力臂變大，則動(dòng)力F將變大，故C正確；
D、保持杠桿在水平位置平衡，將拉力F轉(zhuǎn)至虛線(xiàn)位置時(shí)，拉力的力臂變小，因?yàn)樽枇εc阻力臂不變，由杠桿的平衡條件可知，拉力變大，故D錯(cuò)誤。
答案：C。
8．如圖所示，輕質(zhì)杠桿AB可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)物體C浸沒(méi)在水中時(shí)杠桿恰好水平靜止，A、B兩端的繩子均不可伸長(zhǎng)且處于張緊狀態(tài)。已知C是體積為1dm3、重為80N的實(shí)心物體，D是邊長(zhǎng)為20cm、質(zhì)量為20kg的正方體，OA：OB＝2：1，圓柱形容器的底面積為400cm2（g＝10N/kg），則下列結(jié)果不正確的是（）
A．物體C的密度為8×103kg/m3
B．杠桿A端受到細(xì)線(xiàn)的拉力為70N
C．物體D對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.5×103Pa
D．物體C浸沒(méi)在水中前后，水對(duì)容器底的壓強(qiáng)增大了2×103Pa
解：
A、物體C的質(zhì)量：
mC=GCg=80N10N/kg=8kg；
物體C的密度：
ρC=mCVC=8kg1×10?3m3=8×103kg/m3，故A正確；
B、物體C排開(kāi)水的體積：
V排＝VC＝1×10﹣3m3，
受到的浮力：
F?。溅阉甮V排＝1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝10N；
杠桿A端受到的拉力：
FA＝GC﹣F?。?0N﹣10N＝70N，故B正確；
C、由杠桿平衡條件F1L1＝F2L2 得：
FA×OA＝FB×OB，
則杠桿B端受到細(xì)線(xiàn)的拉力：
FB=OAOB×FA=21×70N＝140N，
由于力的作用是相互的，杠桿B端對(duì)D的拉力：
F拉＝FB＝140N，
D對(duì)地面的壓力：
F壓＝GD﹣F拉＝mDg﹣F拉＝20kg×10N/kg﹣140N＝60N，
D對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=F壓S=60N400×10?4m2=1.5×103Pa，故C正確；
D、物體C浸沒(méi)在水中前后，水的深度變化：
Δh=V排S=VCS=1000cm3400cm2=2.5cm＝0.025m，
水對(duì)容器底的壓強(qiáng)增大值：
Δp＝ρ水gΔh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.025m＝2.5×102Pa，故D錯(cuò)。
答案：D。
9．如圖是同學(xué)們常用的燕尾夾，AB＝BC，當(dāng)用力摁住C點(diǎn)打開(kāi)該夾子時(shí)，可把 B 點(diǎn)看作支點(diǎn)，此時(shí)夾子可近似看作等臂杠桿（選填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”）。
解：當(dāng)用力摁住C點(diǎn)打開(kāi)該夾子時(shí)，AC是圍繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的，故B為支點(diǎn)；由于AB＝BC，故動(dòng)力臂等于阻力臂，為等臂杠桿。
答案：B；等臂。
10．如圖所示是生活中常見(jiàn)的桿秤。稱(chēng)量時(shí)桿秤在水平位置平衡，被測(cè)物體和秤砣到提紐的距離分別為0.05m、0.2m，秤砣的質(zhì)量為0.1kg，秤桿的質(zhì)量忽略不計(jì)，則被測(cè)物體的質(zhì)量為 0.4 kg。若秤砣有缺損，則桿秤所測(cè)物體的質(zhì)量會(huì) 偏大（選填“偏大”或“偏小”）。
解：如圖，
由杠桿平衡可知G1?OA＝G2?OB，
即：m1g?OA＝m2g?OB，
∴m1=m2×OBOA=0.1kg×。
若秤砣有缺損，m2減小，而G1?OA不變，所以O(shè)B要變大，
桿秤所示的質(zhì)量值要偏大。
答案：0.4；偏大。
11．如圖所示，OAB為一可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輕質(zhì)杠桿，OA垂直于AB，且OA長(zhǎng)度為40cm，AB長(zhǎng)度為30cm，在OA中點(diǎn)C處掛一質(zhì)量為1kg的物塊，要求在端點(diǎn)B處施加一個(gè)最小的力F，使杠桿在圖示位置平衡，則力F的力臂應(yīng)是 50 cm，最小的力F是 4 N。
解：在B點(diǎn)施加一個(gè)力最小的力，則力臂應(yīng)最大，當(dāng)OB作為力臂時(shí)，動(dòng)力臂是最大的，動(dòng)力最??；OA＝40cm，AB＝30cm，根據(jù)勾股定理可知，OB=(30cm)2+(40cm)2=50cm；
OC＝20cm；
根據(jù)杠桿的平衡條件可知：G×OC＝F×OB，mg×OC＝F×OB，即：1kg×10N/kg×20cm＝F×50cm，解得：F＝4N。
答案：50；4。
12．如圖，裝滿(mǎn)物品的拉桿式旅行箱總重60N，其重心在箱體的幾何中心，圖中AB與BC等長(zhǎng)?，F(xiàn)將平放在水平地面上的該旅行箱的C端抬離地面，至少用力 15 N，拉桿越短，所需的力越大。
解：由圖可知，支點(diǎn)為A點(diǎn)，阻力為箱體的重力，阻力臂為12AB，動(dòng)力臂為AC，因?yàn)锳B＝BC，所以L(fǎng)阻=14L動(dòng)，
由F動(dòng)L動(dòng)＝F阻L阻得：
F動(dòng)=F阻L阻L動(dòng)=60N×14=15N，
拉桿越短，動(dòng)力臂越小，阻力和阻力臂不變，則所需的力越大。
答案：15；大。
13．如圖甲所示，AB為輕質(zhì)杠桿，AC為輕質(zhì)硬棒且與力傳感器相連，圖乙是物體M從A點(diǎn)開(kāi)始向右勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力傳感器讀數(shù)大小與時(shí)間的關(guān)系圖像，則物體M的質(zhì)量大小 1 kg；已知OA的長(zhǎng)度為30cm，OB足夠長(zhǎng)，AC能承受的最大彈力大小為15N，若要桿不斷，物體從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)為 12.5 s（g＝10N/kg）。
解：（1）由乙圖知，M在A點(diǎn)時(shí)，傳感器受到的壓力是F＝10N，
物體M在A點(diǎn)，傳感器受到的力的大小等于M 重力大小，
則M受到的重力G＝F＝10N，
則M的質(zhì)量為m=Gg=10N10N/Nkg=1kg。
（2）由乙圖知，當(dāng)M運(yùn)動(dòng)到支點(diǎn)O時(shí)，傳感器受到的力是0，用時(shí)5s，OA＝30cm，
則M的運(yùn)動(dòng)速度v=OAt=30cm5s=6cm/s。
當(dāng)M運(yùn)動(dòng)到支點(diǎn)O的右端時(shí)，傳感器的最大彈力是F'＝15N，此時(shí)M距離支點(diǎn)O距離為L(zhǎng)，
根據(jù)杠桿平衡條件得，F(xiàn)'×OA＝G×L，
15N×30cm＝10N×L，
解得，L＝45cm，
則M運(yùn)動(dòng)距離為s'＝OA+L＝30cm+45cm＝75cm，
由速度公式得，則M運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t'=s′v=75cm6cm/s=12.5s。
答案：1；12.5。
14．如圖所示，ABC是以O(shè)為支點(diǎn)的輕質(zhì)杠桿，AB＝40cm，OB＝30cm，OC＝60cm，水平地面上的實(shí)心均勻正方體物塊M重為80N，用細(xì)線(xiàn)與C點(diǎn)相連，在A點(diǎn)用60N的力沿某方向拉杠桿，使M對(duì)地面的壓力最小，且杠桿處于水平位置平衡，此時(shí)細(xì)線(xiàn)的拉力為 50 N；保持A點(diǎn)的拉力大小和方向以及杠桿的狀態(tài)不變，要使M對(duì)地面的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的815，可將物塊M沿豎直方向切去的質(zhì)量為 1.75 kg。（忽略支點(diǎn)處的摩擦）
解：（1）M對(duì)地面的壓力F＝G﹣F拉，要M對(duì)地面的壓力最小，則應(yīng)使F拉最大。由二力平衡條件、力的作用是相互的可知，F(xiàn)拉＝細(xì)繩作用在C點(diǎn)的拉力F2。
由圖可知，作用在C點(diǎn)拉力的方向?yàn)樨Q直向下。假設(shè)作用在A點(diǎn)的力F1的力臂為l1，作用在C點(diǎn)拉力為F2，根據(jù)杠桿的平衡條件可以列式：F1l1＝F2?OC；已知OC＝60cm＝0.6m，F(xiàn)1＝60N，則要使F2最大，則應(yīng)使力臂l1最長(zhǎng)；分析題圖可知，當(dāng)力臂l1＝OA時(shí)最長(zhǎng)。
由AB＝40cm，OB＝30cm可得，OA＝50cm＝0.5m，
則F2=F1?OAOC=60N×。
（2）切割前，M對(duì)地面的壓強(qiáng)為p=G?F拉S=80N?50NS=30NS；
切割后，剩余部分重G1，面積為S1，剩余部分對(duì)地面的壓強(qiáng)p1=G1?F拉S1=G1?50NS1。
因?qū)⑽飰KM沿豎直方向切割，則密度和高度均不變，
由G＝mg＝ρgSh可知，物塊的重力與底面積成正比，即物塊重力與底面積的比值相等，
所以：GS=G1S1，即80NS=G1S1???????①
根據(jù)題意可得：30NSG1?50NS1=158???????②，
聯(lián)立①②解得G1＝62.5N，故切除部分的重為G2＝80N﹣62.5N＝17.5N，
其質(zhì)量為m2=G2g=17.5N10N/kg=1.75kg。
答案：50；1.75。
15．圖甲是某實(shí)驗(yàn)小組探究“杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置。
（1）掛鉤碼前，杠桿在圖甲所示的位置靜止，此時(shí)杠桿處于平衡（選填“平衡”或“非平衡”）狀態(tài)；要想使杠桿在水平位置平衡，接下來(lái)應(yīng)將杠桿兩端的螺母向左（選填“左”或“右”）側(cè)調(diào)節(jié)。
（2）圖乙是一個(gè)平衡的杠桿，此時(shí)若推動(dòng)右側(cè)鉤碼的懸線(xiàn)（如圖丙所示），就會(huì)發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉（選填“左端下沉”、“仍然平衡”或“右端下沉”）。
（3）在探究過(guò)程中，需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的目的是避免偶然性，尋找普遍規(guī)律。
（4）某同學(xué)提出，若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？于是該小組利用圖丁所示的裝置進(jìn)行探究，在杠桿O點(diǎn)處掛上2個(gè)鉤碼，用彈簧測(cè)力計(jì)在A點(diǎn)處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為 2.3 N。以彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為動(dòng)力F1，鉤碼處繩子拉力為阻力F2，多次改變動(dòng)力作用點(diǎn)的位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)杠桿水平平衡時(shí)，F(xiàn)1L1總是大于（選填“大于”、“等于”或“小于”）F2L2，其原因可能是杠桿自重對(duì)杠桿平衡有影響。
（5）圖丁中，彈簧測(cè)力計(jì)處在A點(diǎn)位置時(shí)，此杠桿屬于費(fèi)力（選填“省力”或“費(fèi)力”）杠桿，請(qǐng)舉出它在生活生產(chǎn)中的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例：釣魚(yú)竿。
解：（1）掛鉤碼前，杠桿在如圖甲所示的位置靜止，此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài)；
由圖甲知，杠桿的左端較高，所以接下來(lái)應(yīng)將兩端的螺母向左調(diào)節(jié)，使杠桿保持水平并靜止；
（2）圖乙中支點(diǎn)在中心時(shí)，杠桿平衡，根據(jù)杠桿平衡條件知F左L左＝F右L右，圖丙中改變了右側(cè)拉力的力臂，使右側(cè)拉力的力臂減小，故此時(shí)F左L左＞F右L右，故左端會(huì)下沉；
（3）本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，是為避免偶然性，得出普遍結(jié)論；
（4）分度值為0.1N，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為2.3N；
圖丁中，設(shè)杠桿的重力為G，力臂為L(zhǎng)G，當(dāng)杠桿平衡時(shí)，根據(jù)杠桿的平衡條件：F1L1＝F2L2+GLG，
由丁圖可知LG≠0，所以杠桿自重對(duì)杠桿平衡有影響，此時(shí)F1L1＞F2L2；
（5）由圖丁可知此時(shí)L1＜L2，故為費(fèi)力杠桿，生活中常見(jiàn)的鑷子、釣魚(yú)竿等都是費(fèi)力杠桿。
答案：（1）平衡；左（2）左端下沉；（3）避免偶然性，尋找普遍規(guī)律；
（4）2.3；大于；杠桿自重對(duì)杠桿平衡有影響；（5）費(fèi)力；釣魚(yú)竿（或鑷子等）。
16．項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組在使用密度計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)由于刻度不均勻，估讀時(shí)誤差較大，由此準(zhǔn)備制作一個(gè)刻度均勻的密度計(jì)。
【小組討論】
液體密度計(jì)是根據(jù)排開(kāi)液體的體積變化判斷密度大??；根據(jù)密度公式ρ=mV，想到是否可以通過(guò)密度與質(zhì)量之間的關(guān)系來(lái)制作刻度均勻的密度計(jì)。經(jīng)過(guò)查閱資料及深入討論最后確定了制作方案。
【查閱資料】桿秤是我國(guó)古老的質(zhì)量稱(chēng)量工具（如圖甲），刻度是均勻的。使用時(shí)先把被測(cè)物體掛在秤鉤
處，提起秤紐，移動(dòng)秤砣，當(dāng)秤桿在水平位置平衡時(shí)，秤砣懸掛點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)值即為物體的質(zhì)量。
（1）桿秤的工作原理是杠桿平衡原理；
【產(chǎn)品制作】
器材：木棒、塑料杯、細(xì)線(xiàn)、刻度尺、金屬塊（代替秤砣）。
步驟：
①模仿桿秤結(jié)構(gòu)，用杯子代替秤鉤，先自制一根無(wú)刻度“密度秤”；
②杯中不加液體，提起秤紐，移動(dòng)秤砣，當(dāng)秤桿在水平位置平衡時(shí)（如圖乙），將此時(shí)秤砣的懸掛點(diǎn)A標(biāo)記為“0”刻度；
③杯中加水至a處，提起秤紐，移動(dòng)秤砣，當(dāng)秤桿在水平位置平衡時(shí)，將此時(shí)秤砣的懸掛點(diǎn)B標(biāo)記為“ 1.0 ”刻度（單位g/cm3）；
④以AB兩點(diǎn)之間長(zhǎng)度的110為標(biāo)準(zhǔn)，在整根秤桿上均勻地標(biāo)上刻度。
（2）在制作過(guò)程中，秤桿出現(xiàn)左低右高現(xiàn)象（如圖丙），要調(diào)至水平位置平衡，秤砣應(yīng)往右側(cè)移動(dòng)；
（3）步驟③中，秤砣懸掛點(diǎn)B標(biāo)記的刻度值應(yīng)為 1.0 ；
【產(chǎn)品檢驗(yàn)】用多種密度已知的液體對(duì)“密度秤”刻度準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)。
【產(chǎn)品升級(jí)】
（4）為了制作出精確度更高的“密度秤”，下列改進(jìn)措施可行的是 AB 。
A.把秤紐位置往遠(yuǎn)離秤鉤一側(cè)移動(dòng)
B.減小秤砣的質(zhì)量
C.減少加入杯中的液體體積
D.換用更細(xì)的秤桿
解：（1）通過(guò)圖示的模型結(jié)合杠桿的定義，即可確定它用到的相關(guān)知識(shí)，桿秤的工作原理是杠桿平衡原理；
（2）秤桿出現(xiàn)左低右高現(xiàn)象，根據(jù)杠桿平衡原理，右側(cè)的動(dòng)力和動(dòng)力臂的乘積小于左側(cè)阻力和阻力臂的乘積，所以向右移動(dòng)秤砣，增大動(dòng)力臂，可以達(dá)到水平平衡；
（3）密度秤測(cè)量水的密度，水的密度是1.0g/cm3；故在B的位置標(biāo)記為1.0；
（4）A、把秤紐位置往遠(yuǎn)離秤鉤一側(cè)移動(dòng)，說(shuō)明阻力臂增大，根據(jù)杠桿平衡原理F1L1＝F2L2，動(dòng)力和阻力不變，動(dòng)力臂也要隨著增大，AB兩點(diǎn)之間長(zhǎng)度增大，密度秤會(huì)更精確，故A正確；
B、減小秤砣的質(zhì)量，說(shuō)明動(dòng)力減小，根據(jù)杠桿平衡原理F1L1＝F2L2，動(dòng)力臂也要隨著增大，AB兩點(diǎn)之間長(zhǎng)度增大，密度秤會(huì)更精確，故B正確；
C、杯中不加液體，提起秤紐，移動(dòng)秤砣，當(dāng)秤桿在水平位置平衡時(shí)，G0×L1＝G陀×LA；
杯中加水至a處，提起秤紐，移動(dòng)秤砣，當(dāng)秤桿在水平位置平衡時(shí)，（G0+G水）×L1＝G陀×LB；聯(lián)立兩式可得G水=G陀LABL1；
杯中加某種液體至a處，提起秤紐，移動(dòng)秤砣，當(dāng)秤桿在AB中某一點(diǎn)C處，水平位置平衡時(shí)，可得G液=G陀LACL1；
G液G水=LACLAB；當(dāng)液體體積和水的體積相同時(shí)，液體和水的密度比就是重力比，也為長(zhǎng)度比；如果減少加入杯中的液體體積，則不能通過(guò)密度秤得到液體的密度大小，故C錯(cuò)誤；
D、由上述計(jì)算可知，秤桿的重力不影響最后的密度結(jié)果，故D錯(cuò)誤；
答案：（1）杠桿平衡原理；1；（2）右；（3）1；（4）AB。
17．俯臥撐是一項(xiàng)常見(jiàn)的健身項(xiàng)目，采用不同的方式做俯臥撐，健身效果通常不同。圖1甲所示的是小京在水平地面上做俯臥撐保持靜止時(shí)的情境，他的身體與地面平行，可抽象成如圖1乙所示的杠桿模型，地面對(duì)腳的力作用在O點(diǎn)，對(duì)手的力作用在B點(diǎn)，小京的重心在A點(diǎn)。已知小京的體重為750N，OA長(zhǎng)為1m，OB長(zhǎng)為1.5m。
（1）圖乙中，地面對(duì)手的力F1與身體垂直，求F1的大小。
（2）圖2所示的是小京手扶欄桿做俯臥撐保持靜止時(shí)的情境，此時(shí)他的身體姿態(tài)與圖甲相同，只是身體與水平地面成一定角度，欄桿對(duì)手的力F2與他的身體垂直，且仍作用在B點(diǎn)。分析并說(shuō)明F2與F1的大小關(guān)系。
解：（1）
如圖1所受，O為支點(diǎn)，重力的力臂為lA，F(xiàn)1的力臂為lB，依據(jù)杠桿的平衡條件F1lB＝GlA可得：F1=GlAlB=750N×1m1.5m=500N；
（2）
小京手扶欄桿時(shí)，抽象成杠桿模型如圖2所示，O為支點(diǎn)，重力的力臂為lA′，F(xiàn)2的力臂為lB′，依據(jù)杠桿的平衡條件，F(xiàn)2lB′＝GlA′可得：F2=GlA′lB′，由圖可知：lA′＜lA，lB′＝lB，因此F2＜F1。
答：（1）F1的大小為500N。
（2）F2＜F1。
18．圖甲是《天工開(kāi)物》中記載的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意圖如圖乙。輕質(zhì)杠桿的支點(diǎn)O距左端l1＝0.5m，距右端l2＝0.2m。在杠桿左端懸掛質(zhì)量為2kg的物體A，右端掛邊長(zhǎng)為0.1m的正方體B，杠桿在水平位置平衡時(shí)，正方體B對(duì)地面的壓力為20N．求：
（1）此時(shí)杠桿左端所受拉力大小為多少牛頓？
（2）正方體B的密度為多少千克每立方米？
（3）若該處為松軟的泥地，能承受最大壓強(qiáng)為4×103Pa，為使杠桿仍在水平位置平衡，物體A的重力至少為多少牛頓？
解：（1）此時(shí)杠桿左端所受拉力：
F左＝GA＝mAg＝2kg×10N/kg＝20N；
（2）由F1l1＝F2l2可得，杠桿右端的拉力即繩子對(duì)B的拉力：
FB＝F右=l1l2F左=×20N＝50N，
因正方體B對(duì)地面的壓力等于B的重力減去繩子對(duì)B的拉力，
所以，B的重力：
GB＝FB+F壓＝50N+20N＝70N，
由G＝mg可得，B的質(zhì)量：
mB=GBg=70N10N/kg=7kg，
B的體積：
VB＝L3＝（0.1m）3＝0.001m3，
B的密度：
ρB=mBVB=7kg0.001m3=7×103kg/m3；
（3）B的底面積：
SB＝L2＝（0.1m）2＝0.01m2，
由p=FS可得，B對(duì)地面的最大壓力：
F壓′＝pSB＝4×103Pa×0.01m2＝40N，
杠桿右端受到的拉力：
F右′＝GB﹣F壓′＝70N﹣40N＝30N，
物體A的最小重力：
GA′＝F左′=l2l1F右′=×30N＝12N。
答：（1）此時(shí)杠桿左端所受拉力大小為20N；
（2）正方體B的密度為7×103kg/m3；
（3）物體A的重力至少為12N。
考點(diǎn)02 滑輪
【高頻考點(diǎn)精講】
一、定滑輪和動(dòng)滑輪
（一）定滑輪
1、定滑輪使用時(shí)，滑輪的位置固定不變。
2、特點(diǎn)
（1）如圖1所示，定滑輪可以改變力的方向，但不省力。
（2）若物體移動(dòng)的距離為h，則繩子自由端移動(dòng)的距離s=h。
3、原理：等臂杠桿。如圖2所示，動(dòng)力臂=阻力臂= r，由杠桿平衡條件可知，。
（二）動(dòng)滑輪
1、動(dòng)滑輪使用時(shí)，滑輪隨重物一起移動(dòng)。
2、特點(diǎn)
（1）省力，但不能改變力的方向。
（2）費(fèi)距離，若物體移動(dòng)的距離為h，則繩子自由端移動(dòng)的距離s=2h。
3、原理：省力杠桿。如圖3所示，=2，由杠桿平衡條件可知，。
二、滑輪組
1、定義：由定滑輪和動(dòng)滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組。
2、使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向。
3、規(guī)律總結(jié)
（1）使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動(dòng)力F＝，
若忽略滑輪重，則有F＝，其中n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。
（3）用滑輪組時(shí)，雖然省力，但是費(fèi)距離，滑輪組用幾段繩子吊著物體，繩子自由端移動(dòng)的距離就是物體移動(dòng)距離的幾倍。設(shè)物體上升的高度為h，則繩子自由端移動(dòng)的距離s＝n h，其中n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。
三、斜面
1、斜面是簡(jiǎn)單機(jī)械的一種，能夠?qū)⑽矬w以相對(duì)較小的力從低處提升至高處，但是提升物體的路徑長(zhǎng)度也會(huì)增加。
2、用F表示力，l表示斜面長(zhǎng)，h表示斜面高，物重為G，不計(jì)阻力，根據(jù)功的原理可得Fl＝Gh，斜面傾角越小，斜面越長(zhǎng)，則越省力，但費(fèi)距離，例如盤(pán)山公路、螺絲釘上的螺紋等。
四、輪軸
1、定義：由輪和軸組成，能繞共同軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單機(jī)械叫做輪軸，例如汽車(chē)方向盤(pán)、旋轉(zhuǎn)門(mén)把手等。
2、實(shí)質(zhì)：輪軸相當(dāng)于一個(gè)杠桿，輪和軸的中心O是支點(diǎn)，作用在輪上的力是動(dòng)力F1，作用在軸上的力是阻力F2，輪的半徑OA就是杠桿的動(dòng)力臂l1，軸的半徑OB就是杠桿的阻力臂l2。
3、特點(diǎn)：因?yàn)檩啺霃絉大于軸半徑r，即杠桿的動(dòng)力臂大于阻力臂，所以作用在輪上的動(dòng)力F1總小于作用在軸上的阻力F2，使用輪軸可省力，但是費(fèi)距離。
4、公式：。
【熱點(diǎn)題型精練】
19．如圖，甲、乙實(shí)驗(yàn)可以得出“定滑輪不能省力”這一結(jié)論。小敏想通過(guò)一次實(shí)驗(yàn)既得出結(jié)論，又能直接顯示出鉤碼的重力大小，于是在左側(cè)加上一個(gè)相同的彈簧測(cè)力計(jì)（彈簧測(cè)力計(jì)重力不能忽略、繩和滑輪之間摩擦不計(jì)）。下列四套裝置中能實(shí)現(xiàn)的是（）
解：（1）在AC兩圖中，鉤碼掛在拉環(huán)上（即左邊測(cè)力計(jì)倒置使用），因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)本身有重力，所以此時(shí)測(cè)力計(jì)顯示的示數(shù)等于測(cè)力計(jì)自身的重力與鉤碼重力之和，則不能直接顯示出鉤碼的重力大小，故AC錯(cuò)誤；
（2）在BD兩圖中，鉤碼掛在掛鉤上（即左邊測(cè)力計(jì)正常使用），所以能直接顯示出鉤碼的重力大?。?br>①B圖中，右邊的測(cè)力計(jì)倒置使用，此時(shí)右邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于左邊測(cè)力計(jì)的重力與鉤碼重力之和，而左邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于鉤碼的重力，所以?xún)蛇厹y(cè)力計(jì)的示數(shù)不相等，不能得出正確結(jié)論，故B錯(cuò)誤；
②設(shè)兩測(cè)力計(jì)的重力均為G，由于定滑輪上的左邊都是鉤碼和一個(gè)測(cè)力計(jì)在拉繩子，則繩子的拉力為F＝G1+G；
D圖中，左邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)為：F左＝G1；
手拉右邊測(cè)力計(jì)的掛鉤，由力的平衡條件可得，右邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)（即測(cè)力計(jì)受到向下的拉力）：F右＝F﹣G＝G1+G﹣G＝G1；
所以，F(xiàn)左＝F右＝G1，能得出正確結(jié)論，故D裝置中能實(shí)現(xiàn)所有的要求；
答案：D。
20．分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是（）
A． B． C． D．
解：由題知，不計(jì)摩擦和動(dòng)滑輪重，
A、使用的是滑輪組，n＝3，F(xiàn)=13G。
B、使用的是滑輪組，n＝2，F(xiàn)=12G；
C、使用的是定滑輪，F(xiàn)＝G；
D、使用的是動(dòng)滑輪，F(xiàn)=12G；
由此可知A圖中最省力，F(xiàn)=13G。
答案：A。
21．旗桿頂端裝有定滑輪，升旗時(shí)旗手向下拉繩子，國(guó)旗冉冉升起。下列說(shuō)法正確的是（）
A．旗手對(duì)繩的拉力一定等于國(guó)旗重力
B．旗手對(duì)繩的拉力等于國(guó)旗重力的一半
C．國(guó)旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動(dòng)距離
D．國(guó)旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動(dòng)距離的一半
解：AB、旗桿頂端裝有的定滑輪，實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，使用時(shí)，不省力也不費(fèi)力。不計(jì)繩重和摩擦且國(guó)旗勻速上升時(shí)，旗手對(duì)繩的拉力一定等于國(guó)旗重力，若計(jì)繩重和摩擦，旗手對(duì)繩的拉力大于國(guó)旗重力，故AB錯(cuò)誤；
CD、旗桿頂端裝有定滑輪，定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，使用時(shí)，不省距離也不費(fèi)距離，則國(guó)旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動(dòng)距離，故C正確、D錯(cuò)誤。
答案：C。
22．用水平力F1拉動(dòng)如圖所示裝置，使木板A在粗糙水平面上向右勻速運(yùn)動(dòng)，物塊B在木板A上表面相對(duì)地面靜止，連接B與豎直墻壁之間的水平繩的拉力大小為F2。不計(jì)滑輪重和繩重，滑輪軸光滑。則F1與F2的大小關(guān)系是（）
A．F1＝F2B．F2＜F1＜2F2C．F1＝2F2D．F1＞2F2
解：由圖知，
（1）動(dòng)滑輪在水平方向上受到三個(gè)力的作用：水平向右的拉力F1，墻壁對(duì)它水平向左的拉力F墻，木板A對(duì)它水平向左的拉力F木板，
由于木板向右勻速運(yùn)動(dòng)，所以F1＝F墻+F木板，
由于同一根繩子各處的拉力相等，所以F木板=12F1，
由于力的作用是相互的，所以動(dòng)滑輪對(duì)木板A的拉力為F動(dòng)＝F木板=12F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
（2）物塊B在水平方向上受到兩個(gè)力的作用：繩子對(duì)它向左的拉力F2，木板A對(duì)它向右的摩擦力fA對(duì)B；由于物塊B保持靜止，所以F2＝fA對(duì)B；
木板A在水平方向上受到三個(gè)力的作用：動(dòng)滑輪對(duì)木板向右的拉力F動(dòng)，物體B對(duì)木板向左的摩擦力fB對(duì)A，地面對(duì)木板向左的摩擦力f地面，
由于木板向右勻速運(yùn)動(dòng)，所以F動(dòng)＝fB對(duì)A+f地面﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由于力的作用是相互的，所以fB對(duì)A＝fA對(duì)B＝F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由②③可得F動(dòng)＝F2+f地面，
即12F1＝F2+f地面，
也就是F1＝2F2+2f地面，
所以F1＞2F2。
答案：D。
23．如圖所示，每個(gè)滑輪的重力相等，不計(jì)繩重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲、乙兩種情況下繩子在相等拉力F作用下靜止。則每個(gè)動(dòng)滑輪的重力為（）
A．3NB．6NC．11ND．22N
解：
由圖知，使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)分別為：n1＝3，n2＝2，
每個(gè)滑輪的重力相等，設(shè)動(dòng)滑輪的重力為G動(dòng)，
不計(jì)繩重和摩擦力，則拉力分別為：F1=13（G1+G動(dòng)），F(xiàn)2=12（G2+G動(dòng)），
由題知F1＝F2，
所以13（G1+G動(dòng)）=12（G2+G動(dòng)），
即：13（60N+G動(dòng)）=12（38N+G動(dòng)），
解得動(dòng)滑輪的重力：
G動(dòng)＝6N。
答案：B。
24．A、B兩種實(shí)心物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系如圖1所示，把體積相等的A、B物體掛在滑輪組下，若要使它們處于靜止?fàn)顟B(tài)，則圖2的虛線(xiàn)框內(nèi)懸掛B物體的個(gè)數(shù)是（不計(jì)摩擦和滑輪的自重）（）
A．1個(gè)B．2個(gè)C．3個(gè)D．4個(gè)
解：
由圖1可知，當(dāng)m＝20g時(shí)，VA＝10cm3，VB＝40cm3，
則ρA=mVA=20g10cm3=2g/cm3，ρB=mVB=20g40cm3=0.5g/cm3，
所以ρA：ρB＝2g/cm3：0.5g/cm3＝4：1；
因?yàn)锳、B的體積相同，
所以由G＝mg＝ρVg可得，A、B的重力之比：
GA：GB＝ρAVg：ρBVg＝ρA：ρB＝4：1；
由圖2可知，使用的滑輪組中n＝2，不計(jì)摩擦和滑輪的自重，
要使它們處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)方框中掛N個(gè)B物體，
則有：N?GB=12GA，
則N=12×GAGB=12×41=2。
答案：B。
25．如圖所示，用30N的拉力F沿水平方向拉繩子的一端，使重400N的物體A以0.1m/s的速度沿水平地面向左勻速運(yùn)動(dòng)了10s，已知滑輪組的機(jī)械效率為80%，則此過(guò)程中（）
A．繩子自由端移動(dòng)的距離為1m
B．滑輪組對(duì)物體A的水平拉力為90N
C．拉力F的功率為3W
D．拉力F所做的有用功為72J
解：A、由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n＝3，繩子自由端移動(dòng)的速度v繩＝nv物＝3×0.1m/s＝0.3m/s，
則繩子自由端移動(dòng)的距離s繩＝v繩t＝0.3m/s×10s＝3m，故A錯(cuò)誤；
B、由η=W有用W總=fs物Fs繩=fs物F3s物=f3F可得，物體A受到的摩擦力f＝3ηF＝3×80%×30N＝72N，由于物體A勻速運(yùn)動(dòng)，所以滑輪組對(duì)物體A的水平拉力等于物體A受到的摩擦力，大小為72N，故B錯(cuò)誤；
C、因?yàn)镻=Wt=Fst=Fv，所以拉力F做功的功率：P＝Fv繩＝30N×0.3m/s＝9W，故C錯(cuò)誤；
D、拉力所做的有用功，即克服物體A與水平面之間的摩擦力做的功W有＝fs＝fv物t＝72N×0.1m/s×10s＝72J，故D正確。
答案：D。
26．如圖所示，某工地用滑輪組將重為5000N的貨物勻速提升6m，所用時(shí)間為20s，在繩的末端所用拉力為2200N，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）
A．M處滑輪的作用是改變力的方向
B．提升貨物過(guò)程中的有用功是3×104J
C．拉力的功率為660W
D．若只增加貨物所受的重力，滑輪組的機(jī)械效率將增大
解：A、M處滑輪的軸的位置不變，是定滑輪，其作用是改變力的方向，故A正確；
B、提升貨物過(guò)程中的有用功W有用＝Gh＝5000N×6m＝3×104J，故B正確；
C、由圖知n＝3，則拉力端移動(dòng)距離s＝3h＝3×6m＝18m，
拉力做的總功W總＝Fs＝2200N×18m＝3.96×104J，
拉力做功功率：
P=W總t=3.96×104J20s=1980W，故C錯(cuò)；
D、只增加貨物所受的重力，有用功增加，額外功不變，有用功占和總功的比值變大，滑輪組的機(jī)械效率也會(huì)隨之增大，故D正確。
答案：C。
27．如圖所示，現(xiàn)在很多地方設(shè)有輪椅專(zhuān)用通道，為殘疾人通行提供方便。它實(shí)際上就是簡(jiǎn)單機(jī)械中的斜面（選填“杠桿”、“滑輪”或“斜面”）；屬于省力（選填“省力”、“費(fèi)力”或“省功”）機(jī)械。
解：圖中是生活中常見(jiàn)的斜坡，斜坡相當(dāng)于簡(jiǎn)單機(jī)械中的斜面，使用它可以省力。
答案：斜面；省力。
28．如圖所示，古代士兵常用定滑輪把護(hù)城河上的吊橋拉起。使用定滑輪可以改變動(dòng)力方向（選填“省力”、“省距離”或“改變動(dòng)力方向”）；吊橋可以看作杠桿，繩子對(duì)它的拉力是動(dòng)力，吊橋的重力是阻力。在拉起吊橋的過(guò)程中，阻力臂大小變小（選填：“變大”、“變小”或“不變”）。
解：（1）圖中使用定滑輪的作用是改變動(dòng)力的方向；
（2）吊橋的重心在中點(diǎn)，重力的方向是豎直向下的，在吊起橋的過(guò)程中，從支點(diǎn)O到重力的作用線(xiàn)的距離變小，即阻力臂變小。
答案：改變動(dòng)力的方向；變小。
29．高速鐵路的輸電線(xiàn)，無(wú)論冬、夏都繃得直直的，以保障列車(chē)電極與輸電線(xiàn)的良好接觸。圖為輸電線(xiàn)的牽引裝置。鋼繩通過(guò)滑輪組懸掛20個(gè)相同的墜砣，每個(gè)墜砣質(zhì)量為25kg，不計(jì)滑輪和鋼繩自重及摩擦，輸電線(xiàn)A端受到的拉力大小為 1×104 N．若某段時(shí)間內(nèi)墜砣串下降了30cm，則輸電線(xiàn)A端向左移動(dòng)了 15 cm．（g取10N/kg，不考慮鋼繩的熱脹冷縮）
解：（1）20個(gè)墜砣的總重力：
G＝mg＝25kg×20×10N/kg＝5000N，
由圖知，使用的滑輪組承擔(dān)A端拉力的繩子股數(shù)n＝2，
圖中墜砣掛在鋼繩的自由端，不計(jì)滑輪和鋼繩自重及摩擦，可得G=12FA，
則輸電線(xiàn)A端受到的拉力大?。?br>FA＝2G＝2×5000N＝1×104N；
（2）圖中墜砣掛在鋼繩的自由端，則墜砣串下降高度h＝2sA，
則輸電線(xiàn)A端向左移動(dòng)的距離：
sA=12h=12×30cm＝15cm。
答案：1×104；15。
30．如圖所示，重力為50N的物體在拉力F的作用下沿水平向左勻速運(yùn)動(dòng)，若物體受到地面摩擦力的大小為10N，不計(jì)粗繩、滑輪的重力及細(xì)繩與滑輪的摩擦，則拉力F的大小為 5 N；在這個(gè)過(guò)程中，物體的機(jī)械能不變（選填“變小”、“不變”或“變大”）。
解：
由圖可知，該滑輪組作用在動(dòng)滑輪上的繩子有2股，不計(jì)細(xì)繩與滑輪的摩擦，則拉力F=12f=12×10N＝5N，方向水平向右；
物體在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，質(zhì)量不變，速度不變，高度不變，則動(dòng)能和重力勢(shì)能均不變，所以物體的機(jī)械能不變。
答案：5；不變
31．小李同學(xué)在利用如圖所示裝置研究動(dòng)滑輪特點(diǎn)時(shí)，猜想：如果忽略繩重與摩擦，繩端拉力F可能與被提升木塊所受的重力、木塊上升的高度、動(dòng)滑輪所受的重力、動(dòng)滑輪的直徑這些因素有關(guān)。
（1）若小李探究繩端拉力F與動(dòng)滑輪直徑的關(guān)系，請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。
步驟一：按圖安裝動(dòng)滑輪。
步驟二：勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使木塊升高，讀出拉力F的值并記錄。
步驟三：換用重力相同、直徑不同的動(dòng)滑輪，使同一木塊勻速上升相同的高度，讀出拉力F的值并記錄。
步驟四：重復(fù)步驟三，多做幾次實(shí)驗(yàn)。
（2）步驟四的目的是：多次測(cè)量避免偶然性。
（3）若小李五次實(shí)驗(yàn)測(cè)得F分別為：1.8N、1.8N、1.8N、1.8N、1.8N，則初步得到的結(jié)論是：在其他因素相同時(shí)，繩端拉力F與動(dòng)滑輪直徑無(wú)關(guān) 。
解：（1）若小李探究繩端拉力F與動(dòng)滑輪直徑的關(guān)系，需要控制動(dòng)滑輪的重力相同，而直徑不同，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟一：按圖安裝動(dòng)滑輪。
步驟二：勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使木塊升高，讀出拉力F的值并記錄。
步驟三：換用重力相同、直徑不同的動(dòng)滑輪，使同一木塊勻速上升相同的高度，讀出拉力F的值并記錄。
步驟四：重復(fù)步驟三，多做幾次實(shí)驗(yàn)。
（2）步驟四的目的是：多次測(cè)量避免偶然性。
（3）若小李五次實(shí)驗(yàn)測(cè)得F分別為：1.8N、1.8N、1.8N、1.8N、1.8N，則初步得到的結(jié)論是：在其他因素相同時(shí)，繩端拉力F與動(dòng)滑輪直徑無(wú)關(guān)。
答案：（1）重力相同、直徑不同；（2）多次測(cè)量避免偶然性；（3）繩端拉力F與動(dòng)滑輪直徑無(wú)關(guān)。
32．小聰同學(xué)按照如圖所示的裝置對(duì)動(dòng)滑輪特點(diǎn)進(jìn)行了探究，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。通過(guò)分析數(shù)據(jù)，他覺(jué)得與“使用動(dòng)滑輪能省一半的力”的結(jié)論偏差較大。
（1）該實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)這樣結(jié)果的主要原因是沒(méi)有考慮滑輪的自重；
（2）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，提升重物時(shí)應(yīng)該注意沿豎直方向勻速拉動(dòng)。動(dòng)滑輪可視為杠桿的變形，則此時(shí)其支點(diǎn)為 A （選填“A”、“B”或“C”）點(diǎn)。
解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，隨著物重的增加，測(cè)力計(jì)的示數(shù)變大，但比物重的一半要大，這與“使用動(dòng)滑輪能省一半的力”的結(jié)論偏差較大。其主要原因是沒(méi)有考慮滑輪的自重；
（2）使用動(dòng)滑輪提升物體時(shí)，只有勻速豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定，便于讀出拉力的大小，此時(shí)動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂等于阻力臂2倍的省力杠桿，支點(diǎn)是A點(diǎn)。
答案：（1）滑輪的自重；（2）勻速；A。
考點(diǎn)03 機(jī)械效率
【高頻考點(diǎn)精講】
一、三種功
1、有用功：對(duì)人們有用的、必須要做的功，用表示。
2、額外功：做有用功的過(guò)程中，人們不需要但又不得不做的功，用表示。
3、總功：有用功與額外功之和，用表示。=+
二、機(jī)械效率
1、定義：物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率，用表示。
2、公式：
說(shuō)明：使用任何機(jī)械都不可避免地要做額外功，有用功總是小于總功，所以機(jī)械效率總是小于1。
3、影響因素
（1）動(dòng)滑輪的重力、繩重和各部分間的摩擦。
（2）提升物體的重力。
注意：機(jī)械效率與提升高度、滑輪的繞線(xiàn)方式、做功多少等無(wú)關(guān)。
4、提高機(jī)械效率的方法
（1）有用功一定時(shí)，盡量減少額外功，可以減輕機(jī)械自重和添加潤(rùn)滑油減小摩擦。
（2）額外功一定時(shí)，增大有用功，在機(jī)械能夠承受的范圍內(nèi)盡可能增加每次提起物體的重力。
三、機(jī)械效率的計(jì)算
（一）滑輪組
1、滑輪組豎直放置
（1）
（2）不計(jì)繩重和繩子與滑輪之間的摩擦
說(shuō)明：G為物重；為動(dòng)滑輪的重力；h為重物上升高度；s為繩自由端移動(dòng)距離；n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。
2、滑輪組水平放置
說(shuō)明：為物體與水平面之間的摩擦力；F為拉力；為物體移動(dòng)的距離；為繩子自由端移動(dòng)的距離；n為承擔(dān)摩擦力的繩子段數(shù)。
（二）斜面
1、
2、
說(shuō)明：G為物重；h為斜面高度；s為斜面長(zhǎng)度；F為拉力；為摩擦力。
【熱點(diǎn)題型精練】
33．下列有關(guān)機(jī)械做功、功率、機(jī)械效率的說(shuō)法，正確的是（）
A．效率越高的機(jī)械，功率越大
B．做功越多的機(jī)械，功率越大
C．做有用功越多的機(jī)械，效率越高
D．功率越大的機(jī)械，做功越快
解：A、機(jī)械做功快慢與機(jī)械效率沒(méi)有關(guān)系。故A錯(cuò)誤；
B、由P=Wt可以看出，功率大小決定于做功多少和所用時(shí)間。做功較多，時(shí)間不確定，功率大小不能確定。故B錯(cuò)誤；
C、機(jī)械效率是有用功與總功的比值，有用功較多，總功不確定，機(jī)械效率不能確定。故C錯(cuò)誤；
D、功率描述的是物體做功的快慢，所以功率越大的物體，做功越快。故D正確。
答案：D。
34．如圖顯示的是甲、乙兩機(jī)械的參數(shù)。甲、乙相比，甲的（）
A．總功較大B．有用功較小
C．額外功較大D．機(jī)械效率較低
解：AD.由圖可知，W甲有＝1500J，W乙額＝900J，η甲＝75%，η乙＝70%，
由η=W有W總可得，W甲總=W甲有η甲=1500J75%=2000J，W乙總=W乙額30%=900J30%=3000J，故AD錯(cuò)誤；
BC.由W有+W額＝W總可得，W甲額＝W甲總﹣W甲有＝2000J﹣1500J＝500J，W乙有＝W乙總﹣W乙額＝3000J﹣900J＝2100J，故B正確、C錯(cuò)誤。
答案：B。
35．如圖所示，斜面長(zhǎng)10m，高4m。用平行于斜面F＝50N的拉力，將重100N的物體，從斜面的底端勻速拉到頂端。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）
A．利用此裝置既可以省力，也可以省功
B．物體受到的摩擦力為50N
C．對(duì)物體所做的有用功為500J
D．該斜面的機(jī)械效率為80%
解：A、此裝置為斜面，可以省力，根據(jù)功的原理可知，使用任何機(jī)械都不省功，故使用此裝置不省功，故A錯(cuò)誤；
BCD、對(duì)物體所做的有用功W有用＝Gh＝100N×4m＝400J，故C錯(cuò)誤；
總功W總＝Fs＝50N×10m＝500J，機(jī)械效率η=W有用W總=400J500J×100%＝80%，故D正確；
額外功W額外＝W總﹣W有用＝500J﹣400J＝100J，
物體受到的摩擦力f=W額外s=100J10m=10N，故B錯(cuò)誤。
答案：D。
36．某實(shí)驗(yàn)小組分別用如圖所示的甲、乙兩個(gè)滑輪組（每個(gè)滑輪重相同）勻速提起相同的重物，所用的拉力分別為F1和F2，機(jī)械效率分別為η1和η2，不計(jì)繩重及摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）
A．F1＞F2，η1＝η2B．F1＜F2，η1＝η2
C．F1＜F2，η1＞η2D．F1＞F2，η1＜η2
解：不計(jì)繩重及摩擦，
則拉力F=1n（G物+G動(dòng)），由圖可知n1＝2，n2＝3，
則繩子受的拉力：F1=12（G物+G動(dòng)），F(xiàn)2=13（G物+G動(dòng)），
故F1＞F2；
動(dòng)滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，W額＝G動(dòng)h，W有用＝G物h，
所以，利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功相同，
則由η=W有用W總可知，滑輪組的機(jī)械效率相同，即η1＝η2。
答案：A。
37．用如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知物體M所受的重力為550N，卷?yè)P(yáng)機(jī)加在繩子自由端的拉力F將物體M在20s內(nèi)沿豎直方向勻速提升10m，拉力F做的功W隨時(shí)間t的變化圖象如圖乙所示，忽略繩重及摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）
A．拉力F為350N
B．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.5m/s
C．動(dòng)滑輪重為50N
D．該滑輪組的機(jī)械效率為83.3%
解：A．由圖乙可知，在20s內(nèi)拉力F做的功：W總＝6000J，
由圖甲可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝2，
則物體M沿豎直方向勻速提升10m時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離：s＝nh＝2×10m＝20m，
由W總＝Fs可得，拉力：F=W總s=6000J20m=300N，故A錯(cuò)誤；
B．繩子自由端移動(dòng)的速度：v=st=20m20s=1m/s，故B錯(cuò)誤；
C．忽略繩重及摩擦，由F=1n（G+G動(dòng)）可得，動(dòng)滑輪的重力：G動(dòng)＝nF﹣G＝2×300N﹣550N＝50N，故C正確；
D．拉力做的有用功：W有＝Gh＝550N×10m＝5500J，滑輪組的機(jī)械效率：η=W有W總×100%=5500J6000J×100%≈91.7%，故D錯(cuò)誤。
答案：C。
38．如圖所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物體沿水平地面做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力是自身重力的0.2倍，繩子自由端向前移動(dòng)的速度為0.6m/s。則（）
A．拉力F的功率為3W
B．1min內(nèi)物體移動(dòng)的距離為36m
C．1min內(nèi)所做的有用功為1440J
D．該滑輪組的機(jī)械效率為85%
解：A、根據(jù)P=Wt=Fst=Fv計(jì)算拉力的功率：P＝Fv＝50N×0.6m/s＝30W，故A錯(cuò)誤；
B、繩子自由端移動(dòng)的距離：s＝vt＝0.6m/s×60s＝36m；
動(dòng)滑輪上繩子的股數(shù)n＝3，物體移動(dòng)的距離：s物=13s=13×36m＝12m，故B錯(cuò)誤；
C、物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力：f＝0.2G＝0.2×600N＝120N，克服物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力做的功為有用功，W有用＝fs物＝120N×12m＝1440J，故C正確；
D、1min內(nèi)拉力做的功：W總＝Pt＝30W×60s＝1800J，該滑輪組的機(jī)械效率為：η=W有用W總×100%=1440J1800J×100%＝80%，故D錯(cuò)誤。
答案：C。
39．將規(guī)格完全相同的滑輪，用繩子繞成圖中的甲、乙滑輪組。使用甲、乙滑輪組分別勻速提升重力為G1、G2的兩物體，升高相同的高度。繩自由端施加的拉力大小分別為F1和F2，物重G1＞G2，不計(jì)繩重和摩擦。則下列判斷正確的是（）
A．拉力F1一定大于F2
B．乙滑輪組的機(jī)械效率較高
C．甲、乙滑輪組的有用功相同
D．甲的額外功與有用功的比值較小
解：A、由圖可知，甲、乙動(dòng)滑輪上繩子股數(shù)n分別為3和2，且物重G1＞G2，動(dòng)滑輪重G動(dòng)相同，由公式：F=1n(G+G動(dòng))可知：F1與F2的大小關(guān)系不能確定，故A錯(cuò)誤；
B、已知物體上升的高度h相同，且物重G1＞G2，動(dòng)滑輪重G動(dòng)相同，由公式：W有＝Gh、W額＝G動(dòng)h可知：甲的有用功大于乙的有用功，兩者的額外功相同，則甲的額外功與有用功的比值較小，故C錯(cuò)誤、D正確；
再由公式：η=W有W總=W有W有+W額可知：在額外功相同時(shí)，甲的有用功大，其效率就高，故B錯(cuò)誤。
答案：D。
40．小明家周末喬遷新居，家中柜子因搬運(yùn)不便，小明提出利用滑輪組來(lái)完成，其設(shè)計(jì)方案如圖甲所示，乙圖為滑輪組的連接方式，已知柜子A的重力為740N，動(dòng)滑輪的重力為60N，柜子勻速下降的豎直高度為6m，下降過(guò)程用時(shí)1min（不計(jì)繩重與摩擦）。小明對(duì)此工作過(guò)程及裝置作出以下判斷，其中正確的是（）
A．柜子下降過(guò)程中，繩子自由端的拉力為400N
B．使用該滑輪組時(shí)的機(jī)械效率為90%
C．在下降過(guò)程中，繩子自由端的移動(dòng)速度為0.3m/s
D．在下降過(guò)程中，拉力的功率為80J
解：A、n＝2，不計(jì)繩重與摩擦，繩子自由端的拉力F=G+G動(dòng)2=740N+60N2=400N，故A正確；
B、使用該滑輪組時(shí)的機(jī)械效率η=W有W總=G?Fs=G?2F?=G2F=740N2×400N=92.5%，故B錯(cuò)誤；
C、在下降過(guò)程中，繩子自由端移動(dòng)的距離s＝2s物＝2×6m＝12m，繩子自由端的移動(dòng)速度v=st=12m1×60s=0.2m/s，故C錯(cuò)誤；
D、根據(jù)P=Wt=Fst=Fv可知拉力的功率P＝Fv＝400N×0.2m/s＝80W，故D錯(cuò)誤。
答案：A。
41．如圖所示，斜面長(zhǎng)3m，高0.6m。工人在6s內(nèi)將重600N的物體從底端沿斜面向上勻速拉到頂端，拉力是150N。此過(guò)程中工人做的有用功為 360 J，斜面的機(jī)械效率為 80% 。
解：工人做的有用功W有用＝Gh＝600N×0.6m＝360J，
工人做的總功W總＝Fs＝150N×3m＝450J，
斜面的機(jī)械效率：η=W有W總×100%=360J450J×100%＝80%。
答案：360；80%。
42．如圖所示，分別用甲、乙兩個(gè)滑輪將同一個(gè)物體G勻速提升相同的高度h，已知兩次拉力之比F甲：F乙＝5：3，則這兩個(gè)過(guò)程中，有用功之比W甲：W乙＝ 1：1 ，兩個(gè)滑輪的機(jī)械效率之比η甲：η乙＝ 6：5 。
解：
（1）將同一物體勻速提升相同的高度，物重和提升的高度均相同，由W＝Gh可知，所做的有用功相同，即有用功之比為W甲：W乙＝1：1；
（2）由圖知，甲、乙分別是定滑輪和動(dòng)滑輪，則拉力端移動(dòng)的距離s甲＝h，s乙＝2h，所以s甲：s乙＝1：2，
則總功之比：W總甲W總乙=F甲s甲F乙s乙=53×12=56；
機(jī)械效率之比：
η甲：η乙=W甲W總甲：W乙W總乙=W甲W乙×W總乙W總甲=11×65=65。
答案：1：1；6：5。
43．如圖，用滑輪組幫助汽車(chē)脫困時(shí)，滑輪B的作用是改變力的方向；汽車(chē)被勻速拉動(dòng)時(shí)，作用在繩子上的拉力F為1000N，滑輪組的機(jī)械效率為80%，則汽車(chē)受到的摩擦力為 1600 N。
解：滑輪B為定滑輪，作用為改變力的方向；
從圖中可知n＝2，根據(jù)η=W有用W總=fs車(chē)Fs=fs車(chē)F×2s車(chē)=f2F=f2×1000N=80%，故汽車(chē)受到的摩擦力f＝1600N。
答案：改變力的方向；1600。
44．建筑工地的工人用如圖所示的滑輪組來(lái)提升重物。已知重物G＝900N，不計(jì)繩重和摩擦，當(dāng)繩子自由端的拉力F＝400N時(shí)，可將重物勻速提升2m。在此過(guò)程中，拉力F做功 2400 J，滑輪組的機(jī)械效率為 75% ；若將該滑輪組的機(jī)械效率提高5%，需要用此滑輪組提升 1200 N的重物。
解：（1）由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝3，
則繩子自由端移動(dòng)的距離：s＝nh＝3×2m＝6m，
拉力F做功：W總＝Fs＝400N×6m＝2400J；
（2）拉力做的有用功：W有＝Gh＝900N×2m＝1800J，
滑輪組的機(jī)械效率：η=W有W總×100%=1800J2400J×100%＝75%；
（3）不計(jì)繩重和摩擦，由F=1n（G+G動(dòng)）可得，動(dòng)滑輪的重力：G動(dòng)＝nF﹣G＝3×400N﹣900N＝300N，
將該滑輪組的機(jī)械效率提高5%時(shí)其機(jī)械效率η′＝80%，設(shè)提升重物的重力為G′，
因克服重物重力所做功為有用功，克服重物重力和動(dòng)滑輪重力做的功為總功，
所以，滑輪組的機(jī)械效率：η′=W有′W總′×100%=G′?′(G′+G動(dòng))?′×100%=G′G′+G動(dòng)×100%=G′G′+300N×100%＝80%，
解得：G′＝1200N。
答案：2400；75%；1200。
45．在建筑工地上，小明同學(xué)利用如圖所示的裝置，用25N的拉力使重為300N的物體A沿著水平地面勻速運(yùn)動(dòng)。A在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍，不計(jì)繩重及滑輪組的摩擦。則動(dòng)滑輪所受重力為 15 N，該裝置的機(jī)械效率為 80% 。若增加物體A的重力，仍使物體A勻速運(yùn)動(dòng)，則該裝置的機(jī)械效率將增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）。
解：
（1）因?yàn)槲矬wA在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍，
所以物體受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×300N＝60N；
因物體A勻速運(yùn)動(dòng)，繩子對(duì)物體的拉力和物體受到的摩擦力是一對(duì)平衡力，
所以滑輪組對(duì)物體的拉力F拉＝f＝60N，
由圖知n＝3，不計(jì)繩重與摩擦，由F=1n（G動(dòng)+F拉）可得動(dòng)滑輪受到的重力：
G動(dòng)＝nF﹣F拉＝3×25N﹣60N＝15N；
（2）滑輪組的機(jī)械效率：
η=W有W總=fsFs拉=fsFns=fnF=60N3×25N×100%＝80%；
（3）若增加物體A的重力，仍使物體A勻速運(yùn)動(dòng)，因物體對(duì)地面的壓力增大，則摩擦力增大，克服物體與地面間摩擦力做的有用功增大，在額外功不變的情況下，有用功在總功中所占的比例增大，則機(jī)械效率將增大。
答案：15；80%；增大。
46．用圖甲所示的滑輪組運(yùn)送貨物上樓，每件貨物重為100N，每次運(yùn)送的量不定，圖乙記錄了在整個(gè)過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率隨貨物重力增加而變化的圖像，則動(dòng)滑輪重為 100 N；當(dāng)某次運(yùn)送4件貨物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為 80 %（不考慮繩重和摩擦）。
解：由圖乙可知，運(yùn)送1件貨物時(shí)，即G＝100N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率η＝50%，
因不考慮繩重和摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率η=W有W總=G?G?+G動(dòng)?=GG+G動(dòng)，
所以可得：50%=100N100N+G動(dòng)，解得G動(dòng)＝100N；
當(dāng)某次運(yùn)送4件貨物時(shí)，即G′＝4G＝4×100N＝400N；
不計(jì)繩重和摩擦，則滑輪組的機(jī)械效率：
η′=W′有W′總=G′?G′?+G動(dòng)?=G′G′+G動(dòng)=400N400N+100N=80%。
答案：100；80。
47．課后延時(shí)服務(wù)社團(tuán)活動(dòng)中，“勇創(chuàng)”興趣小組計(jì)劃探究“影響滑輪組機(jī)械效率的因素”的實(shí)踐活動(dòng)，提出如下科學(xué)猜想：
猜想一：滑輪組機(jī)械效率可能與被提升物體的重力大小有關(guān)；
猜想二：滑輪組機(jī)械效率可能與被提升物體的高度有關(guān)。
現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材支架、細(xì)繩、輕質(zhì)滑輪2個(gè)、彈簧測(cè)力計(jì)（量程合適）、規(guī)格2N的鉤碼多個(gè)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。請(qǐng)你協(xié)助“勇創(chuàng)”興趣小組完成實(shí)驗(yàn)。
（1）除上述實(shí)驗(yàn)器材，完成該實(shí)驗(yàn)還需要的測(cè)量工具是刻度尺。
（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：
①根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為 78.4% ；
②分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論同一滑輪組，物體提升相同高度，物體越重，機(jī)械效率越高；
③若要驗(yàn)證猜想二，你的關(guān)鍵操作是控制物體的重力、動(dòng)滑輪的重力都相同，且繞繩方法相同，改變物體被提升的高度。
解：（1）根據(jù)η=W有用W總=G?Fs×100%知實(shí)驗(yàn)中需要用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體的重力和拉力，用刻度尺測(cè)量繩子自由端和物體上升的高度，因此實(shí)驗(yàn)中還需要刻度尺；
（2）①第二次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率是：
η=W有用W總=G?Fs×100%=4N××0.3m≈78.4%；
②分析表中數(shù)據(jù)可知：同一滑輪組，物體提升相同高度，物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越高；
③若要驗(yàn)證猜想二，即驗(yàn)證滑輪組機(jī)械效率可能與被提升物體的高度有關(guān)，需要控制物體的重力、動(dòng)滑輪的重力都相同，且繞繩方法相同，改變物體被提升的高度。
答案：（1）刻度尺；（2）①78.4%；②物體越重；③控制物體的重力、動(dòng)滑輪的重力都相同，且繞繩方法相同，改變物體被提升的高度。
48．涪江六橋建筑工地上矗立的塔吊，是用電動(dòng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)滑輪組提升重物的設(shè)備。如何提高滑輪組機(jī)械效率，節(jié)約電能呢？為此同學(xué)們進(jìn)行了“影響滑輪組機(jī)械效率因素”的實(shí)驗(yàn)探究，用到的裝置如圖，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表所示：
（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。
（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第4次實(shí)驗(yàn)是用丙圖所示裝置來(lái)完成的。
（3）通過(guò)比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出：使用同一滑輪組提升相同重物，滑輪組的機(jī)械效率與重物上升高度無(wú)關(guān)。
（4）通過(guò)比較 1、3 兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出：同一滑輪組提升的物體越重，滑輪組機(jī)械效率越高（填實(shí)驗(yàn)次數(shù)的序號(hào)）。
（5）通過(guò)比較3、4兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出：不同滑輪組提升相同重物，動(dòng)滑輪越重機(jī)械效率越小。
（6）為提高滑輪組機(jī)械效率節(jié)約電能，根據(jù)以上結(jié)論和生活經(jīng)驗(yàn)，你建議可采取的措施有（多選） ABC 。
A.減輕動(dòng)滑輪重
B.增加所提物體重
C.機(jī)械加潤(rùn)滑油
D.增加重物上升高度
解：（1）為了準(zhǔn)確測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；
（2）在第四次實(shí)驗(yàn)中，s＝0.5m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝5，即承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝5，所以第4次實(shí)驗(yàn)是用丙圖所示裝置來(lái)完成的；
（4）1、3兩次實(shí)驗(yàn)，s＝0.3m，h＝0.1m，由s＝nh可得n＝3，使用同樣的滑輪組，即使用的甲、乙兩圖，通過(guò)得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知提升的物體重力越大，滑輪組的機(jī)械效率越高，得出結(jié)論：同一滑輪組提升的物體越重，滑輪組機(jī)械效率越高；
（6）要提高滑輪組的機(jī)械效率，可以：
A、減輕動(dòng)滑輪重力，在提升相同重物、提升相同高度時(shí)，減小額外功，而有用功不變，總功減小，有用功與總功的比值增大，提高了滑輪組的機(jī)械效率；故A正確；
B、由實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論可知，增大提升的物體重力，可以提高滑輪組的機(jī)械效率，故B正確；
C、機(jī)械加潤(rùn)滑油，在提升相同重物、提升相同高度時(shí)，減小額外功，而有用功不變，總功減小，有用功與總功的比值增大，提高了滑輪組的機(jī)械效率；故C正確；
D、滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總=G?Fs=G?F×n?=GnF，可見(jiàn)滑輪組的機(jī)械效率與提升物體的高度無(wú)關(guān)，所以，增加重物上升高度，不能提高滑輪組的機(jī)械效率；故D錯(cuò)誤。
答案：（1）勻速；（2）丙；（4）1、3；（6）ABC。
49．如圖所示，是某工作隊(duì)用滑輪組從水中打撈正方體物體M的情景。物體M的棱長(zhǎng)為1m，密度為2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升2m。忽略繩重、繩與滑輪的摩擦和滑輪與軸的摩擦。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）物體M上升后，還未露出水面時(shí)受到的浮力；
（2）物體M上表面在水面下0.2m時(shí)，它的下表面受到水的壓力；
（3）物體M上升后，在未露出水面前，此滑輪組的機(jī)械效率。
解：（1）物體M上升后，還未露出水面時(shí)，物體排開(kāi)液體體積等于物體體積，V排＝V＝a3＝1m3；
F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3＝104N；
（2）物體M上表面在水面下0.2m時(shí)，它的下表面深度h＝1m+0.2m＝1.2m；
下表面受到水的壓強(qiáng)p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2m＝1.2×104Pa；
下表面受到水的壓力F＝pS＝1.2×104Pa×（1m）2＝1.2×104N；
（3）物體重力G＝ρgV＝2.8×103kg/m3×10N/kg×1m3＝2.8×104N；
由圖可知?jiǎng)踊喩?股繩，所以n＝3；
滑輪組的機(jī)械效率η=W有W總×100%=(G?F浮)?Fs=(G?F浮)3F=2.8×104N?104N3×7500N=80%。
答：（1）物體M上升后，還未露出水面時(shí)受到的浮力是104N；
（2）物體M上表面在水面下0.2m時(shí)，它的下表面受到水的壓力是1.2×104N；
（3）物體M上升后，在未露出水面前，此滑輪組的機(jī)械效率是＝80%
50．如圖，杠桿在水平位置平衡，物體M1重為500N，OA：OB＝2：3，每個(gè)滑輪重為20N，滑輪組的機(jī)械效率為80%，在拉力F的作用下，物體M2以0.5m/s速度勻速上升了5m。（杠桿與繩的自重、摩擦均不計(jì)）
求：（1）物體M2的重力；
（2）拉力F的功率；
（3）物體M1對(duì)水平面的壓力。
解：
（1）因杠桿與繩的自重、摩擦均不計(jì)，故克服動(dòng)滑輪重力做的功為額外功，
則滑輪組的機(jī)械效率：
η=W有W總=G?G?+G動(dòng)?=GG+G動(dòng)，
即：80%=GG+20N，
解得物體M2的重力：G＝80N；
（2）由圖知，繩子的有效段數(shù)為2，繩的自重、摩擦均不計(jì)，則作用在繩子自由端的拉力：
F=G+G動(dòng)2=80N+20N2=50N；
物體M2以0.5m/s速度勻速上升了h，繩子自由端移動(dòng)的距離為：s＝2h，
由v=st可得繩子自由端的速度為：
v繩＝2v＝2×0.5m/s＝1m/s；
拉力F的功率：
P=Wt=Fst=Fv繩＝50N×1m/s＝50W；
（3）由力的平衡條件可得，B端對(duì)定滑輪向上的拉力：
F′B＝3F+G定＝3×50N+20N＝170N，
根據(jù)力的作用是相互的，則定滑輪對(duì)杠桿B端的拉力為：FB＝F′B＝170N，
根據(jù)杠桿的平衡條件可得：FA×OA＝FB×OB，
故繩子對(duì)杠桿A端的拉力為：
FA=OBOA×FB=32×170N＝255N，
力的作用是相互的，則繩子對(duì)M1向上的拉力為FA′＝FA＝255N，
根據(jù)力的平衡，地面對(duì)M1的支持力：
F支＝G1﹣FA′＝500N﹣255N＝245N；
由力的相互性可知，物體M1對(duì)水平面的壓力：
F壓＝F支＝245N。
答：（1）物體M2的重力為80N；
（2）拉力F的功率為50W；
（3）物體M1對(duì)水平面的壓力為245N。
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
物重G/N
彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F/N
1
1.0
0.7
2
1.5
1.0
3
2.0
1.3
次數(shù)
物體重力（N）
物體上升的高度（cm）
彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)（N）
繩子自由端移動(dòng)的距離（cm）
機(jī)械效率
1
2
10
1.0
30
66.7%
2
4
10
1.7
30
…
3
6
10
2.4
30
83.3%
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
鉤碼重G/N
鉤碼上升高度h/m
繩端拉力F/N
繩端移動(dòng)距離s/m
機(jī)械效率η
1
2
0.1
1.2
0.3
55.6%
2
2
0.2
1.2
0.6
55.6%
3
4
0.1
1.9
0.3
70.2%
4
4
0.1
1.3
0.5
61.5%

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